特斯拉Model S采用的是集中式BMS拓撲結構，並帶有一個(ge) 處理電池數據的控製器，這種模式確保了高效的充電和放電循環以及極大的行駛裏程和電池的完整性。特斯拉的Model 3和Model Y電動汽車同樣采用了先進的BMS設計來優(you) 化電池組性能。而Model Y電動汽車因包含一個(ge) 帶有4680電芯的結構化電池包，意味著它正在向更集成的CTB（電池到車身）目標過渡。

日產(chan) 汽車的Leaf采用分布式BMS拓撲結構，每個(ge) 電池模塊由單獨的控製器管理。與(yu) 集中式BMS相比，這種設置通過在模塊級別提供精確的管理，提高了整個(ge) 係統的效率和安全性。

寶馬i3采用的是模塊化BMS架構，電池組被分為(wei) 不同的模塊，每個(ge) 模塊都有自己的BMS，這些單獨的模塊可以獨立維修。

在電池管理係統中，有兩(liang) 種主要類型的芯片，一種是做出重大決(jue) 策的主控製器，另一種就是負責電池組中電池監測和平衡的芯片（BMB IC）。這些BMB IC從(cong) 電池組的傳(chuan) 感器中收集信息，並將信息發送到主控製器，然後由主控製器發出采取行動的指令，比如在電池過熱時打開冷卻器。通常，每個(ge) BMB IC可監測10-20個(ge) 電芯，一輛電動汽車的電池組往往由數千個(ge) 電芯組成，因此，整個(ge) 電池組中將包含數量可觀的BMB IC。

為(wei) 此，IDTechEx在其研究報告中指出，電池管理係統現在能占到電動汽車電力係統中矽需求量的約三分之一。這一點同樣可從(cong) Mordor Intelligence的分析報告中得到印證。Mordor Intelligence認為(wei) ，電動汽車電池管理係統市場規模預計將從(cong) 2023年的88.1億(yi) 美元快速增長到2028年的377.1億(yi) 美元，2023年-2028年的複合年增長率預期高達33.76%。

另據Yole Intelligence的分析和預測，2028年，全球乘用車和輕型商用車市場將達到9,300萬(wan) 輛，其中xEV的市場份額為(wei) 53.5%。2022年至2028年，純電動汽車的複合年增長率達到22.1%。伴隨著這一巨大增長，包括純電動汽車和PHEV在內(nei) 的電動汽車BMS實現了快速擴張，BMS的市場總額將從(cong) 2022年的50億(yi) 美元增至2028年的119億(yi) 美元，複合年增長率為(wei) 15.6%。增長預期雖然沒有Mordor Intelligence預測的那麽(me) 高，但同樣雙位數的增長讓人們(men) 對這一市場充滿了期待。

具體(ti) 細分到BMS的關(guan) 鍵組件，AFE（模擬前端）市場將從(cong) 2022年的9.3億(yi) 美元增長到2028年的22.4億(yi) 美元，微控製器市場將從(cong) 2020年的5.8億(yi) 美元增長到2028的13.4億(yi) 美元，各種傳(chuan) 感器包括溫度、電流、壓力、加速度等市場將由2022年的14.6億(yi) 美元增長至2028年的35億(yi) 美元。

目前，電動汽車電池管理係統市場的參與(yu) 者眾(zhong) 多，主要由Renesas、NXP、Infineon、Keihin、TE Connectivity、ADI等幾家關(guan) 鍵公司主導。

在實際應用中，我們(men) 很難說哪一款HVBMS架構或參考設計能夠適合所有應用，滿足所有汽車製造商的需求。不過，在方案選擇過程中有一點應作為(wei) 重點來考慮，那就是任何參考設計都必須足夠靈活，以適應所有可能的未來架構。比如，需要解決(jue) 從(cong) 400V到1,000+V的不同係統電壓，以及即將推出的用於(yu) 可切換800V充電和400V驅動的2 x 400V混合動力配置等。

BMS由電池管理單元（BMU）、電池監測單元（CMU）和電池接線盒（BJB）3個(ge) 模塊組成，如何在作為(wei) 係統大腦的BMU、CMU和BJB子係統之間建立BMS內(nei) 部通信也需要設計人員在選擇方案時做出仔細評估。

NXP的可擴展高壓電池管理係統（HVBMS）參考設計，包含了BMU、CMU和BJB全部三個(ge) 模塊。

盡管目前道路上的大多數純電動汽車使用的是400V電池，但總體(ti) 趨勢將逐漸轉向800V電池架構。在800V高電壓下運行的純電動汽車，其充電時間要短得多，更滿足消費者的需求。未來5年，越來越多的汽車製造商將推出800V架構車型。

NXP的RD-HVBMSCT800BUN是800V高壓電池管理係統（HVBMS）的參考設計套件。它提供了完整的硬件解決(jue) 方案，包括RD-K358 BMU、RD33774CNT3EVB電芯監測單元（CMU）和RD772BJBTPL8EVB電池接線盒（BJB）以及軟件驅動程序和可擴展的功能安全文檔。汽車製造商、供應商和軟件生態體(ti) 係合作夥(huo) 伴可以使用該套件直接進行開發、測試和展示。

德州儀(yi) 器（TI）ADS131B24-Q1是一款可用於(yu) 電動汽車HVBMS的電壓、電流和溫度檢測的產(chan) 品，有很高的集成度，包括：兩(liang) 個(ge) 同步采樣、高精度的24位ADC 通道（ADC1A、ADC1B），可使用外部分流電阻以高分辨率和高精度測量電池電流；兩(liang) 個(ge) 獨立的數字比較器，可與(yu) 兩(liang) 個(ge) ADC並聯來實現快速過流檢測；還集成了兩(liang) 個(ge) 多路複用的16位ADC通道（ADC2A、ADC2B），可使用外部高壓電阻分壓器來測量分流器溫度和係統中的其它電壓，例如電池組電壓。分流器溫度通過熱敏電阻或模擬輸出溫度傳(chuan) 感器等外部溫度傳(chuan) 感器進行測量。

此外，每個(ge) ADC都配備了一個(ge) 通道序列發生器，後者會(hui) 自動逐步調試配置的多路複用器輸入，以減少串行外設接口（SPI）上的通信。ADS131B24-Q1集成的多種監測和診斷功能，可緩解和檢測隨機硬件故障，非常有助於(yu) 開發安全高效的電動汽車BMS。

在全球範圍內(nei) ，汽車電氣化的趨勢不斷加速。到2028年，全球輕型汽車市場預計將達到9,300萬(wan) 輛，xEV占據53.5%的市場份額。其中，純電動汽車在市場增長中處於(yu) 領先地位，2022年至2028年的複合年增長率達到22.1%，而同期xEV的整體(ti) 年增長率則為(wei) 16.7%。

在結構上，因電池組尺寸的不斷增大，未來的BMS很可能不再是一個(ge) 獨立的子係統，而是越來越多地與(yu) 電氣化動力係統中的其他子係統集成，有時甚至可與(yu) OBC集成。BMS與(yu) 電動汽車充電器的無縫集成確保我們(men) 可以實現快速且安全的電池充電。當然，這種集成的基礎需建立在有助於(yu) 數據共享的通信協議，以及充電狀態（SOC）、健康狀態（SOH）和其他關(guan) 鍵參數之上。

在BMS的發展過程中，新技術的融入將進一步提高BMS的效率並延長電池壽命。例如，人工智能（AI）通過使用複雜的機器學習(xi) （ML）算法可顯著提高電池狀態評估的精度。在BMS應用中，考慮使用諸如加速度傳(chuan) 感器之類的新傳(chuan) 感器來確保安全，無線BMS開始浮出水麵。此外，通過消除電池單元和管理係統之間的物理布線，無線BMS大大簡化了電池管理過程並降低了製造成本。

可以預見，隨著800V平台的廣泛采用，電動汽車的電池電壓越來越高，高效、高性能的HVBMS技術正在成為(wei) 行業(ye) 的焦點，在廣闊的市場麵前，行業(ye) 競爭(zheng) 將更加激烈。

來源：貿澤電子